KR20080071708A - 기판의 식각 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

기판의 식각 방법과 장치가 개시된다. 먼저, 식각액이 수용된 배스에 기판을 딥핑시켜 상기 기판을 식각한다. 그리고, 상기 식각액에 와류를 형성하여 상기 기판으로 상기 와류를 갖는 식각액을 제공하여 상기 기판의 식각 상태를 조절한다. 여기서, 상기 식각액을 일정한 방향으로 저어서 상기 식각액에 와류를 형성하여 상기 기판으로 와류를 갖는 식각액을 제공하여 상기 기판의 식각 상태를 조절한다. 그러므로, 와류를 갖는 식각액을 이용하여 식각 공정을 수행하면 반응 부산물로 인한 영향을 충분하게 감소시키면서도 균일한 식각이 가능하다.

Description

기판의 식각 방법 및 장치{Method and apparatus of etching a substrate}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 식각 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 식각 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 1의 기판 식각 장치에 포함되는 와류 형성부를 사용하는 와류를 갖는 식각액을 형성하는 상태를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 4는 도 1의 기판 식각 장치를 사용하여 박판화를 위한 식각을 수행하는 방법을 나타내는 개략적인 도면이다.
도 5는 도 1의 기판 식각 장치를 사용하여 패턴화를 위한 식각을 수행하는 방법을 나타내는 개략적인 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 배스 12 : 기판
15 : 와류 형성부 16 : 순환 라인
18 : 필터 20 : 버퍼 탱크
22 : 펌프
본 발명은 기판 식각 방법 및 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 반도체 기판, 유리 기판 등과 같은 기판을 식각하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 메모리 소자, 평판 디스플레이 소자 등과 같은 집적회로 소자의 제조에서는 박판화, 패턴화 등을 위한 식각 공정을 수행하고 있다. 즉, 집적회로 소자의 제조에서는 반도체 메모리 소자로 제조하기 위한 반도체 기판, 평판 디스플레이 소자로 제조하기 위한 유리 기판 등의 두께를 얇게 만드는 박판화, 설정된 패턴 구조를 만드는 패턴화 등과 같은 식각 공정을 수행하는 것이다.
구체적으로, 박판화의 구현을 위한 식각 공정은 주로 화학기계적 연마, 습식 식각 등을 수행하여 달성하고, 패턴화의 구현을 위한 식각 공정은 주로 습식 식각 등을 수행하여 달성한다.
그러나, 화학기계적 연마를 수행하여 박판화를 구현할 경우에는 수득하는 기판의 표면 상태가 양호하지 않기 때문에 바람직하지 않다.
그러나, 화학기계적 연마를 수행하여 박판화를 구현하는 경우에는 낱장 단위로 공정이 이루어지고, 박판화의 수행에 따른 공정 속도가 현저하게 느리기 때문에 생산성이 양호하지 못한 결과를 초래한다. 또한, 습식 식각을 수행하여 박판화를 구현할 경우에는 기판 전면(whole surface)에 대한 균일한 식각이 이루어지지 않기 때문에 바람직하지 않다. 아울러, 습식 식각을 수행하여 패턴화를 구현할 경우에는 반응 부산물 등이 패턴화가 이루어지는 기판 표면에 흡착되는 상황이 빈번하게 발 생하기 때문에 바람직하지 않다.
이에, 박판화 또는 패턴화를 위한 습식 식각에서는 버블 방식, 스프레이 방식 등을 병행하여 수행하고 있다.
먼저, 버블 방식의 습식 식각은 질소, 공기 등을 사용하여 식각액을 버블링시키는 것으로써, 언급한 바와 같이 버블링시킨 식각액을 제공함에 따라 기판 전면에 대한 균일한 식각을 달성하고 있다. 여기서, 버블링시킨 식각액을 기판 전면에 제공하는 것은 작은 직경 또는 면적을 갖는 기판일 경우에는 가능할지 모르나, 다소 큰 직경 또는 면적을 갖는 기판일 경우에는 다소 무리가 있다. 그러므로, 버블 방식의 습식 식각을 수행하여도 기판 전면에 대한 균일한 식각을 달성하지 못하는 문제점이 있다. 또한, 버블 방식의 습식 식각에서는 버블 자체로 인하여 식각이 이루어지는 기판 표면에 물결 자국이 빈번하게 생성되는 상황이 발생하기도 한다.
그리고, 스프레이 방식의 습식 식각은 노즐, 나이프 등을 사용하여 식각액을 기판 자체에 직접 분사하는 것으로써, 언급한 바와 같이 식각액을 분사함에 따라 기판 표면에 반응 부산물이 흡착되는 것을 방지한다. 그러나, 순환하는 식각액을 노즐, 나이프 등을 통하여 분사할 경우에는 반응 부산물 자체가 노즐, 나이프 등의 분사홀을 막아버리는 상황이 빈번하게 발생하기 때문에 바람직하지 않다. 아울러, 언급한 반응 부산물 자체가 노즐, 나이프 등의 분사홀을 막아버리는 상황을 해결하기 위한 일환으로써 분사 압력을 높일 경우에는 기판 자체에 손상을 가하기 때문에 바람직하지 않다. 그러므로, 스프레이 방식의 습식 식각을 수행하여도 기판 전면에 대한 균일한 식각 또는 설정된 패턴화를 용이하게 달성하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 스프레이 방식의 습식 식각에서는 분사되는 식각액의 자국 즉, 방사선 모양의 자국이 기판 표면에 전사되는 상황이 빈번하게 발생한다. 더불어, 장치적 측면에서도 노즐, 나이프 등과 같은 부재를 포함하기 때문에 식각이 이루어지는 충분한 공간을 필요로 하고, 그 결과 다수매의 기판을 대상으로 공정을 수행하기에는 현실적으로 무리가 있다.
본 발명의 제1 목적은 반응 부산물로 인한 영향을 충분하게 감소시키면서도 균일한 식각이 가능한 기판 식각 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제2 목적은 언급한 기판 식각 방법을 용이하게 수행할 수 있는 기판 식각 장치를 제공하는데 있다.
상기 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판의 식각 방법은 식각액이 수용된 배스에 기판을 딥핑시켜 상기 기판을 식각한다. 그리고, 상기 식각액에 와류를 형성하여 상기 기판으로 상기 와류를 갖는 식각액을 제공하여 상기 기판의 식각 상태를 조절한다.
여기서, 상기 와류는 상기 배스 내부에 딥핑된 기판을 고정시킨 상태에서 상기 배스 내부에서 상기 식각액을 일정한 방향으로 저어서 형성하는 것이 바람직하고, 상기 고정시킨 상태의 기판 식각면을 향하는 부위에서 상기 식각액을 일정한 방향으로 저어서 형성하는 것이 보다 바람직하고, 상기 고정시킨 상태의 기판 식각면을 향하는 부위에서 상기 기판 식각면을 기준으로 상,하 또는 좌,우로 상기 식각 액을 저어서 형성하는 것이 더욱 바람직하다.
아울러, 상기 와류는 상기 기판 전면(whole surface)을 대상으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기판은 유리 기판을 포함하고, 상기 식각액은 불산, 불화물염 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하고, 황산, 계면활성제 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것이 보다 바람직하다.
그리고, 상기 와류는 상기 식각액 속에서 바 구조를 갖는 물체를 일정한 방향으로 저어서 상기 바 구조를 갖는 물체의 후단에 서로 반대 방향의 소용돌이가 번갈아 나타나 규칙적으로 2열로 늘어서는 카르만 소용돌이인 것이 바람직하다.
상기 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판의 식각 장치는 식각액을 수용하는 배스와, 상기 식각액을 일정한 방향으로 저어서 상기 식각액에 와류를 형성하여 상기 기판으로 와류를 갖는 식각액을 제공하여 상기 기판의 식각 상태를 조절하는 와류 형성부를 포함한다.
여기서, 상기 와류 형성부는 상기 기판과 접촉하지 않게 기판 식각면을 향하는 부위에 설치되고, 상기 기판 식각면을 기준으로 상,하 또는 좌,우로 움직임이 가능한 바(bar)를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 바와 연결되고, 상기 바에 상기 기판 식각면을 기준으로 상,하 또는 좌,우로 움직임이 가능한 구동력을 제공하는 구동부를 더 포함하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 배스는 상기 식각액을 수용하는 내부-배스와 상기 내부-배스로부터 오버 플로우되는 식각액을 수용하는 외부-배스를 포함하는 것이 바람직하다. 특 히, 상기 배스가 상기 내부-배스와 외부-배스를 포함할 경우, 상기 외부-배스로부터 상기 내부-배스로 상기 식각액을 순환시키는 순환 라인을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 이때, 상기 순환 라인에는 상기 순환이 이루어지는 식각액에 포함된 반응-부산물을 필터링하는 필터, 상기 식각액을 임시 저장하는 버퍼 탱크 및 상기 식각액을 강제로 순환시키기 위한 펌핑을 수행하는 펌프가 설치되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 배스에 다수매의 기판이 딥핑될 경우, 상기 와류 형성부는 다수매의 기판 사이 마다에 위치하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 와류 형성부가 다수매의 기판 사이 마다에 위치할 때, 상기 와류 형성부는 그 각각이 서로 연결된 구조를 갖고, 상기 기판 식각면을 기준으로 동시에 상,하 또는 좌,우로 움직여서 상기 다수매의 기판 각각에 와류를 갖는 식각액을 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 와류는 상기 기판 전면을 대상으로 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 기판은 유리 기판을 포함하고, 상기 식각액은 불산, 불화물염 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하고, 황산, 계면활성제 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것이 보다 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 기판 식각 방법 및 장치에 의하면 배스에 수용된 식각액에 와류를 갖도록 형성하여 이를 기판 식각면으로 제공한다. 그러므로, 본 발명의 기판 식각 방법 및 장치를 집적회로 소자 등의 식각 공정에 적용하면 반응 부산물로 인한 영향을 충분하게 감소시키면서도 균일한 식각이 가능하다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 될 것이다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다. 그리고, 도면들에 있어서 기판, 배스, 와류 형성부 등은 그 명확성을 기하기 위하여 다소 과장되어진 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 식각 장치를 나타내는 개략적인 구 성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 식각 장치(100)로써 주로 습식 식각을 수행하는 장치를 나타낸다.
구체적으로, 기판 식각 장치(100)는 기판(12)을 식각하기 위한 식각액을 수용하는 배스(10)를 포함한다. 그리고, 기판(12)의 경우에는 반도체 메모리 소자로 제조하기 위한 반도체 기판, 평판 디스플레이 소자로 제조하기 위한 유리 기판 등을 포함한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에서는 기판(12)의 예로서 평판 디스플레이 소자로 제조하기 위한 유리 기판을 든다. 아울러, 기판 식각 장치(100)를 이용하여 기판(12)을 대상으로 이루어지는 식각 공정은 박판화를 위한 식각하는 공정, 패턴화를 위한 식각 공정 모두를 포함할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에서의 식각액의 예로서는 불산, 불화물염 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 혼합하여 사용할 수 있다. 아울러, 언급한 식각액은 황산, 계면활성제 등을 더 포함할 수 있다. 이들 또한 단독으로 사용하거나 혼합하여 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는 불산, 불화물염, 이들의 혼합물 등을 주-식각액으로 사용하고, 황산, 계면활성제, 이들의 혼합물 등을 보조-식각액으로 사용하는 것이다.
그리고, 언급한 기판 식각 장치(100)를 사용한 기판(12)의 식각에서는 배스(10) 내에 수용된 식각액을 오버 플로우시키는 방식으로 선택한다. 이는, 기판을 식각할 때 배스(10) 내에 수용딘 식각액의 원할한 순환을 도모하기 위함이다. 그러므로, 배스(10)는 식각액을 수용하는 내부-배스(10a)와, 내부-배스(10a)의 상측을 둘러싸도록 형성되고, 내부-배스(10a)로부터 오버 플로우되는 식각액을 수용하는 외부-배스(10b)를 포함한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 식각 장치(100)는 배스(10) 내에 수용된 식각액을 일정한 방향으로 저어서 식각액에 와류를 형성하기 위한 와류 형성부(15)를 포함한다.
구체적으로, 와류 형성부(15)는 식각액에 딥핑된 기판(12) 식각면을 향하는 부위에 설치된다. 그리고, 와류 형성부(15)는 기판(12) 식각면을 기준으로 상,하 또는 좌,우로 움직임이 가능하게 형성된다. 즉, 와류 형성부(15)는 기판(12) 식각면을 기준으로 상,하 방향 또는 좌,우 방향으로 식각액을 저어서 식각액에 와류를 형성하는 것이다.
특히, 본 발명의 일 실시예에서는 기판(12) 식각면을 기준으로 상,하로 움직임이 가능하게 와류 형성부(15)를 설치한다. 그리고, 기판(12) 식각면을 기준으로 좌,우로 움직임이 가능한 와류 형성부에 대해서는 후술하기로 한다. 그러나, 와류 형성부(15)가 일정한 방향으로 식각액을 저을 때 기판(12)과 접촉할 경우에는 기판(12) 자체를 손상시킬 수 있다. 그러므로, 와류 형성부(15)는 기판(12)과 접촉하지 않게 설치되는 것이 바람직하다. 이때, 와류 형성부(15)는 기판(12)과 약 1mm 미만의 거리를 갖도록 설치될 경우에는 와류 형성부(15)의 움직임에 의해 기판(12)과 접촉할 수 있는 확률이 높기 때문에 바람직하지 않고, 기판(12)과 약 20mm를 초과하는 거리를 갖도록 설치될 경우에는 식각액이 갖는 와류의 특성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예에서는 와류 형성부(15)가 기판(12)과 약 1 내지 20mm의 거리를 갖도록 설치하는 것이 바람직하고, 약 3 내지 10mm의 거리를 갖도록 설치하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 언급한 와류 형성부(15)는 기판(12)을 고정시킨 상태에서 상,하로 움직이도록 설치한다. 즉, 기판(12) 자체가 움직임에 따라 식각액을 저어서 와류를 형성하는 것이 아니라 기판(12)을 고정시킨 상태에서 와류 형성부(15) 자체가 식각액을 일정한 방향 즉, 기판(12) 식각면을 기준으로 상,하 방향으로 저어서 와류를 형성하는 것이다. 이는, 기판(12) 자체가 움직일 경우 기판(12) 자체에 손상을 끼치기 때문이고, 특히 상대적으로 큰 직경 또는 큰 면적을 갖는 기판(12) 자체를 움직여 와류를 갖는 식각액을 형성할 경우에는 보다 심각한 손상을 끼치기 때문이다.
아울러, 와류 형성부(15)는 기판(12) 식각면을 기준으로 상,하 또는 좌,우로 움직일 때 기판(12) 전면(whole surface)을 대상으로 한다. 즉, 기판(12)의 일측 단부로부터 기판(12)의 타측 단부까지 움직이는 것이다. 이는, 기판(12) 전면에 대하여 와류를 갖는 식각액을 제공하기 위함이다.
이에, 와류 형성부(15)는 기판(12) 식각면을 기준으로 상,하로 움직여서 식각액을 저을 수 있는 바(bar)(13a)를 포함하는 것이 바람직하다. 그러나, 와류 형성부(15)를 바(13a) 단독으로 구비하고, 이를 인위적으로 움직일 경우에는 지속적이고, 일정한 속도를 갖는 움직임을 제공하지 못하기 때문에 바람직하지 않다. 그러므로, 와류 형성부(15)는 언급한 바(13a)와 연결되고, 바(13a)에 기판(12) 식각면을 기준으로 상,하로 움직임이 가능한 구동력을 제공하는 구동부(14a)를 더 포함한다. 여기서, 구동부(14a)는 기어, 풀리 등이 연결된 에어 실린더, 모터 등을 포 함할 수 있다.
아울러, 언급한 와류 형성부(15)에서 바(13a)는 식각액을 저을 때 그 움직임에 제한적이지 않다면 그 단면이 원형, 타원형, 사각형, 육각형 등의 다양한 형태를 가질 수 있다.
또한, 와류 형성부(15)는 기판(12) 식각면을 향하도록 설치되는데, 배스(10)에 다수매의 기판(12)이 딥핑될 경우에는 다수매의 기판(12) 사이 마다에 위치하도록 설치하는 것이 바람직하다. 즉, 도 1에서와 같이 다수매의 기판(12) 사이 마다에 위치하도록 설치된다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 식각 장치(100)의 경우에는 배스(10)에 딥핑되는 기판(12) 매수에 제한적이지 않다. 즉, 배스(10)의 용량에 따라 딥핑되는 기판(12) 매수를 결정하고, 이에 근거하여 와류 형성부(15)의 개수를 결정하면 별다른 무리가 없을 것이다.
그리고, 언급한 바와 같이 와류 형성부(15)가 다수매의 기판(12) 사이 마다에 위치하도록 설치된다는 것은 와류 형성부(15)로서의 바(13a)들이 기판(12) 사이 마다에 위치하도록 설치되는 것이다. 아울러, 바(13a)들 각각이 기판(12) 사이 마다에 위치하도록 설치되어도 구동부(14a)는 단일 구조로 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 와류 형성부(15)에서 바(13a)들이 기판(12) 사이 마다에 위치하도록 설치되어도 단일 구조를 갖는 구동부(14a)와 연결되는 것이다. 그러므로, 바(13a)들이 기판(12) 사이 마다에 위치하도록 설치되어도 바(13a)들은 전체적으로 동일하게 움직인다. 그러나, 와류 형성부(15)에서 바(13a)들이 각각이 각각으로 마련되는 구동부(14a)와 연결되어도 식각액을 일정한 방향으로 저어서 와류를 형성하는 것이 충 분하게 가능하다. 다만, 바(13a)들 각각이 각각으로 마련되는 구동부(14a)와 연결될 경우에는 장치적 구성이 다소 복잡해지기 때문에 바람직하지 않다.
아울러, 도시하지는 않았지만, 배스(10)에 수용된 식각액에 기판(12)을 딥핑시킬 때에는 기판을 주로 수직하게 위치시킨다. 이때, 배스(10)에 수용된 식각액에 딥핑되는 기판(12)은 다수매로 이루어진다. 즉, 언급한 기판(12)의 딥핑은 낱장 단위가 아닌 다수매의 기판(12)을 적재한 카세트 단위로 이루어진다. 그러므로, 언급한 기판(12)의 딥핑은 주로 25 또는 50매가 함께 이루어지는 것이다. 아울러, 낱장 단위로 기판(12)의 딥핑이 이루어질 경우에는 배스(10)의 저면에 기판(12)의 수용이 가능한 슬릿이 마련될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 식각 장치(100)는 바(13a) 및 구동부(14a)를 포함하는 와류 형성부(15)를 마련한다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 식각 장치(100)는 지속적이고, 일정한 속도를 갖는 움직임을 식각액에 제공하여 식각액을 일정한 방향으로 저어서 와류를 갖는 식각액을 배스(10) 내부, 즉 식각액에 딥핑된 기판(12)에 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명이 일 실시예에 따른 기판 식각 장치(100)는 식각액을 외부-배스(10b)로부터 내부-배스(10a)로 순환시키는 순환 라인(16)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 식각액의 재사용을 도모하기 위함이고, 이를 통하여 기판 식각 장치(100)를 사용한 기판(12)의 식각에서의 가격 경쟁력을 확보하기 위함이다. 언급한 바와 같이, 기판 식각 장치(100)가 순환 라인(16)을 더 포함할 경우, 순환 라인(16)에는 순환이 이루어지는 식각액을 필터링하는 필터(18), 순환이 이루어지는 식각액을 임시 저장하는 버퍼 탱크(20) 및 식각액을 강제로 순환시키기 위한 펌핑을 수행하는 펌프(22)가 설치되는 것이 바람직하다. 필터(18)의 경우에는 순환이 이루어지는 식각액에 잔류하는 반응 부산물을 제거하기 위하여 설치되고, 버퍼 탱크(20)의 경우에는 순환이 이루어지는 식각액의 유량을 적절하게 조절하기 위하여 설치되고, 펌프(22)의 경우에는 식각액의 원활한 순환을 도모하기 위하여 설치된다. 특히, 필터(18), 버퍼 탱크(20) 및 펌프(22) 각각은 식각액의 순환을 기준으로 차례로 설치되는 것이 바람직하다. 그러나, 필터(18), 버퍼 탱크(20) 및 펌프(22) 각각은 그 설치 순서에 제한되지는 않는다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 식각 장치(100)는 식각액을 일정한 방향으로 저어서 와류를 갖는 식각액을 형성하고, 이를 배스(10)에 딥핑된 기판(12)으로 제공하여 기판(12)을 식각한다. 특히, 식각액 전체를 대상으로 와류를 형성하기 때문에 기판(12) 전면에 균일하게 와류를 갖는 식각액을 제공할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 식각 장치(100)를 사용할 경우에는 기판(12) 전면에 대하여 보다 균일한 식각이 가능하고, 더불어 기판(12) 표면 자체에 반응 부산물이 흡착되는 상황을 충분하게 감소시킬 수 있다.
언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 식각 장치(100)는 와류 형성부(15)가 기판(12) 식각면을 기준으로 상,하로 움직이는 구조를 갖는다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 식각 장치(200)는 도 2에서와 같이 기판(12) 식각면을 기준으로 좌,우로 움직이는 구조를 갖는 와류 형성부(15)를 포함할 수도 있다. 즉, 도 2에서의 기판 식각 장치(200)에 포함되는 와류 형성부(15)는 기판(12) 식각면을 기준으로 좌,우(도 2의 정면을 기준할 경우에는 앞,뒤 방향)로 움직이는 구조를 갖는다. 그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 식각 장치(200)의 와류 형성부(15)도 바(13b) 및 구동부(14b)를 포함한다. 아울러, 언급한 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 식각 장치(200)는 와류 형성부(15)가 움직이는 방향을 제외하고는 언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 식각 장치(100)와 동일한 구조를 갖기 때문에 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 식각 장치(100)는 배스(10)에 기판(12)을 수직 방향으로 딥핑시키는 구조를 갖는다. 그러나, 도시하지는 않았지만, 또 다른 실시예에 따른 기판 식각 장치는 배스에 기판을 수평 방향으로도 딥핑시키는 구조를 가질 수 있다. 다만, 이 경우에는 와류 형성부가 상,하로 움직이는 것은 배스에 딥핑되는 기판과 중복되기 때문에 바람직하지 않다. 그러므로, 또 다른 실시예에 따른 기판 식각 장치와 같이 수평 방향으로 기판이 배스에 딥핑될 경우에는 와류 형성부가 좌,우로 움직이는 것이 바람직하다.
이와 같이, 언급한 본 발명의 실시예들에 의하면 기판 식각 장치(100, 200)는 기판(12)을 대상으로 하는 식각을 수행할 때 와류를 갖는 식각액을 형성하고, 이를 기판(12) 식각면으로 제공한다. 특히, 와류 형성부(15)를 사용하여 기판(12) 전면에 와류를 갖는 식각액을 제공한다. 그러므로, 언급한 본 발명의 실시예들에 따른 기판 식각 장치(100, 200)를 사용하여 기판(12)을 대상으로 하는 식각을 수행하면 전체적으로 균일한 식각이 가능하고, 더불어 와류의 제공에 의해 기판(12) 표면에 식각에 의한 반응 부산물이 흡착되는 것을 충분하게 감소시킬 수 있다.
이하, 언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 식각 장치(100)를 사용하여 기판(12)을 식각하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 식각액이 수용된 배스(10)를 마련한다. 여기서, 식각액은 배스(10)에 딥핑되는 목적물인 기판(12)의 종류에 따라 달리한다. 그러나, 언급한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배스(10)에 딥핑되는 목적물인 기판(12)을 유리 기판으로 한정할 경우에는 식각액은 불산, 불화물염 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 혼합하여 사용할 수 있다. 아울러, 언급한 식각액은 황산, 계면활성제 등을 더 포함할 수 있다. 이들 또한 단독으로 사용하거나 혼합하여 사용할 수 있다.
이때, 배스(10)에 수용되는 식각액은 그 온도가 약 20℃ 미만이면 식각에 따른 효율성이 저하되기 때문에 바람직하지 않고, 약 50℃를 초과하면 식각 속도 등과 같은 공정 제어가 용이하지 않기 때문에 바람직하지 않다. 그러므로, 배스(10)에 수용되는 식각액은 약 20 내지 50℃의 온도를 갖도록 조정한다.
이와 같이, 식각액이 수용된 배스(10)를 마련한 후, 기판(12)을 딥핑시킨다. 그러면, 기판(12)을 대상으로 하는 식각이 이루어진다. 그리고, 배스(10)에 딥핑되는 기판(12)은 그 매수에 제한되지 않는다. 즉, 배스(10)의 용량, 공정 조건 등에 의해 배스(10)에 딥핑되는 기판(12)의 매수를 결정하면 된다. 그러나, 언급한 바와 같이 배스(10)에 딥핑되는 기판(12)의 매수는 주로 카세트 단위로 결정되는 것이 바람직하다.
그러나, 언급한 바와 같이 식각액이 수용된 배스(10)에 기판(12)을 딥핑시키는 방법에 의해 기판(12)을 식각할 경우에는 식각에 따른 균일성을 충분하게 확보하지 못할 뿐만 아니라 식각이 이루어지는 기판(12) 표면에 반응 부산물이 흡착되는 것을 충분하게 저지하는 못하는 상황이 빈번하게 발생한다.
이에, 본 발명의 일 실시예에서는 언급한 와류 형성부(15)를 사용하여 식각액에 와류를 형성한다.
구체적으로, 와류 형성부(15)의 구동부(14a)를 사용하여 구동부(14a)와 연결된 와류 형성부(15)의 바(13a)를 움직인다. 이때, 바(13a)는 언급한 바와 같이 일정한 방향으로 식각액을 저을 수 있도록 움직이다. 특히, 와류 형성부(15)는 배스(10)에 딥핑된 기판(12)의 식각면을 향하는 부위에서 식각액을 일정한 방향으로 저을 수 있도록 움직이다. 그리고, 언급한 와류를 형성하기 위한 와류 형성부(15)가 움직이는 일정한 방향은 기판(12) 식각면을 기준으로 상,하 방향 또는 좌,우 방향을 포함하고, 본 발명의 일 실시예에서는 상,하 방향을 일 예로 들고 있다. 그러나, 본 발명이 다른 실시예로서 좌,우 방향을 예로 들 수도 있다. 또한, 와류를 형성하기 위한 와류 형성부(15)의 움직임은 기판(12) 일측으로부터 기판(12) 타측까지인 기판(12) 전면을 대상으로 한다.
여기서, 와류 형성부(15)를 사용하여 형성하는 와류는, 도 3에 도시된 바와 같이, 식각액 속에서 와류 형성부(15)를 일정한 방향으로 저어서 와류 형성부(16)의 후단에 서로 반대 방향의 소용돌이가 번갈아 나타나 규칙적으로 2열로 늘어서는 카르만 소용돌이를 포함한다.
아울러, 식각액을 저을 때 와류 형성부(15)가 움직이는 속도가 약 10mm/sec 미만이면 식각액에 충분한 와류를 형성할 수 없기 때문에 바람직하지 않고, 약 1,000mm/sec를 초과하면 와류 형성부(15) 자체에 무리가 가해지고, 와류를 갖는 식각액의 빠른 흐름으로 인하여 식각이 이루어지는 기판에 손상을 가할 수 있고, 심지어 물결 무늬 등을 야기시킬 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각에서 와류 형성부(15)가 움직이는 속도는 약 10 내지 1,000mm/sec인 것이 바람직하고, 약 10 내지 200mm/sec인 것이 보다 바람직하고, 약 50 내지 150mm/sec인 것이 더욱 바람직하다.
이와 같이, 와류 형성부(15)를 사용하여 식각액을 일정한 방향으로 저어서 식각액에 와류를 형성하고, 이를 기판(12) 식각면으로 제공한다. 그러면, 배스(10)에 딥핑되어 식각이 이루어지는 기판(12)의 식각 상태가 충분하게 조절된다. 즉, 식각액 수용된 배스(10)에 기판(12)을 딥핑시켜 기판(12)을 대상으로 하는 식각을 수행할 때 와류 형성부(15)를 사용하여 식각액에 와류를 갖도록 함으로써 균일한 식각 뿐만 아니라 식각으로 인하여 생성되는 반응 부산물이 기판(12) 표면에 흡착되는 상황을 충분하게 감소시킬 수 있는 것이다. 다시 말해, 식각액에 와류를 형성하고, 이를 기판(12)의 제공함으로써 배스(10)에 딥핑되어 식각이 이루어지는 기판(12)의 식각 균일도, 반응 부산물의 흡착 방지 등과 같은 식각 상태를 충분하게 조절하는 것이다.
그리고, 언급한 기판(12)의 식각에서는 식각액이 계속적으로 오버-플로우되고, 순환되는 구조를 갖는다. 이에, 식각액은 내부-배스(10a)로부터 외부-배 스(10b)로 오버 플로되고, 외부-배스(10b)와 연결된 순환 라인(16)을 통하여 다시 내부-배스(10a)로 순환이 이루어진다. 특히, 식각액의 순환 과정에서는 필터(18)에 의해 식각액에 포함하는 반응 부산물 등이 필터링되고, 버퍼 탱크(20)에서 식각액의 유량이 적절하게 조정된다. 아울러, 펌프(22)를 사용하기 때문에 식각액의 순환이 용이하게 이루어진다.
언급한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판(12)의 식각에서는 기판(12)을 식각액이 수용된 배스(10)에 단순하게 딥핑시키는 것이 아니라 와류 형성부(15)를 사용하여 식각액에 와류를 형성하고, 이를 기판(12)의 식각에 이용함으로써 기판(12)의 식각에 따른 식각 상태를 충분하게 조절할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판(12)의 식각은 도 4에 도시된 박판화를 위한 기판(12) 전면 식각, 도 5에 도시된 패턴화를 위한 기판(12) 부분 식각 모두에 적용할 수 있다.
본 발명의 기판 식각 방법 및 장치에 의하면 배스에 수용된 식각액에 와류를 갖도록 형성하고, 이를 기판의 식각에 이용한다. 따라서, 본 발명의 기판 식각 방법 및 장치를 식각 공정에 적용하면 반응 부산물로 인한 영향을 충분하게 감소시키면서도 균일한 식각이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 방법 및 장치는 식각 공정에 따른 생산성의 향상과 신뢰성의 향상 모두를 기대할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 식각액이 수용된 배스에 기판을 딥핑시켜 상기 기판을 식각하는 단계; 및
    상기 식각액에 와류를 형성하여 상기 기판으로 상기 와류를 갖는 식각액을 제공하여 상기 기판의 식각 상태를 조절하는 단계를 포함하는 기판의 식각 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 와류는 상기 배스 내부에 딥핑된 기판을 고정시킨 상태에서 상기 배스 내부에서 상기 식각액을 일정한 방향으로 저어서 형성하는 것을 특징으로 하는 기판이 식각 방법.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 와류는 상기 고정시킨 상태의 기판 식각면을 향하는 부위에서 상기 식각액을 일정한 방향으로 저어서 형성하는 것을 특징으로 하는 기판의 식각 방법.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 와류는 상기 고정시킨 상태의 기판 식각면을 향하는 부위에서 상기 기판 식각면을 기준으로 상,하 또는 좌,우로 상기 식각액을 저어서 형성하는 것을 특징으로 하는 기판의 식각 방법.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 와류는 상기 기판 전면(whole surface)을 대상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 기판의 식각 방법.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 기판은 유리 기판을 포함하고, 상기 식각액은 불산, 불화물염 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 식각 방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 식각액은 황산, 계면활성제 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 식각 방법.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 와류는 상기 식각액 속에서 바 구조를 갖는 물체를 일정한 방향으로 저어서 상기 바 구조를 갖는 물체의 후단에 서로 반대 방향의 소용돌이가 번갈아 나타나 규칙적으로 2열로 늘어서는 카르만 소용돌이인 것을 특징으로 하는 기판이 식각 방법.
  9. 식각액을 수용하는 배스; 및
    상기 식각액을 일정한 방향으로 저어서 상기 식각액에 와류를 형성하여 상기 기판으로 와류를 갖는 식각액을 제공하여 상기 기판의 식각 상태를 조절하는 와류 형성부를 포함하는 기판의 식각 장치.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 와류 형성부는 상기 기판과 접촉하지 않게 기판 식각면을 향하는 부위에 설치되고, 상기 기판 식각면을 기준으로 상,하 또는 좌,우로 움직임이 가능한 바(bar)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 식각 장치.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 와류 형성부는 상기 바와 연결되고, 상기 바에 상기 기판 식각면을 기준으로 상,하 또는 좌,우로 움직임이 가능한 구동력을 제공하는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 식각 장치.
  12. 제9 항에 있어서, 상기 와류는 상기 기판 전면(whole surface)을 대상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 기판의 식각 장치.
  13. 제9 항에 있어서, 상기 배스는 상기 식각액을 수용하는 내부-배스와 상기 내부-배스로부터 오버 플로우되는 식각액을 수용하는 외부-배스를 포함하고,
    상기 배스가 상기 내부-배스와 외부-배스를 포함할 경우,
    상기 외부-배스로부터 상기 내부-배스로 상기 식각액을 순환시키는 순환 라인을 포함하고,
    상기 순환 라인에는 상기 순환이 이루어지는 식각액에 포함된 반응-부산물을 필터링하는 필터, 상기 식각액을 임시 저장하는 버퍼 탱크 및 상기 식각액을 강제로 순환시키기 위한 펌핑을 수행하는 펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 기판의 식각 장치.
  14. 제9 항에 있어서, 상기 배스에 다수매의 기판이 딥핑될 경우,
    상기 와류 형성부는 다수매의 기판 사이 마다에 위치하는 것을 특징으로 하 는 기판의 식각 장치.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 와류 형성부가 다수매의 기판 사이 마다에 위치할 때,
    상기 와류 형성부는 그 각각이 서로 연결된 구조를 갖고, 상기 기판 식각면을 기준으로 동시에 상,하 또는 좌,우로 움직여서 상기 다수매의 기판 각각에 와류를 갖는 식각액을 제공하는 것을 특징으로 하는 기판의 식각 장치.
  16. 제9 항에 있어서, 상기 기판은 유리 기판을 포함하고, 상기 식각액은 불산, 불화물염 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 식각 장치.
  17. 제16 항에 있어서, 상기 식각액은 황산, 계면활성제 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 식각 장치.
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